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出版者:蓝色畅想出版社

作者:李宗和 编

出品人:

页数:374

译者:

出版时间:2005-1

价格:16.90元

装帧:简裝本

isbn号码:9787040106961

丛书系列:

图书标签:

• 化学
• 结构化学
• 有机化学
• 无机化学
• 物理化学
• 化学键
• 分子结构
• 晶体结构
• 化学基础
• 高等教育

《微观世界的奥秘：现代物理学基础》 简介： 本书旨在为读者构建一个清晰、连贯的现代物理学知识框架，聚焦于构成物质和支配宇宙运行的微观尺度现象。我们不探讨化学键的形成或晶体结构的排列，而是深入探究那些支配原子核内部、夸克层面以及时空本质的基础理论。这是一趟从经典物理的边界向量子力学和相对论核心进发的探索之旅。 --- 第一部分：经典物理的黄昏与新时代的曙光 本部分首先回顾了19世纪末经典物理学的辉煌及其在解释某些现象时所遭遇的无法逾越的障碍，这些“危机”最终催生了全新的物理学范式。 第一章：黑体辐射与能量的量子化 经典难题的再现： 详细分析了瑞利-金斯定律在描述高频光辐射时的“紫外灾难”。 普朗克假设的诞生： 深入阐述马克斯·普朗克为解决此问题而提出的革命性假设——能量的发射和吸收是以不连续的“能量子”（后称为光子）的形式进行的，其能量与频率成正比 ($E=h u$)。我们在此聚焦于数学模型的建立和对实验数据的拟合，而非涉及分子间作用力的讨论。 玻尔模型的前奏： 简要提及普朗克对原子内部结构的启发性影响，但重点仍停留在宏观辐射源与能量离散性的关联上。 第二章：光电效应与光的粒子性 爱因斯坦的突破： 剖析爱因斯坦如何运用光量子概念成功解释了光电效应中功函数、遏制电压与光频率之间的线性关系，彻底确立了光的粒子性。 动量与能量的传递： 探讨光子如何携带动量，并将其应用于分析粒子撞击表面的物理过程，这完全是关于能量和动量守恒在光子尺度上的应用。 第三章：原子光谱与能级的确定 定态与跃迁： 重点研究玻尔理论在氢原子模型中的应用。我们详细推导了电子轨道半径、能级（$E_n$）的表达式，并清晰描绘了电子从高能级向低能级跃迁时所发射特定频率光子的过程。这一讨论完全围绕原子核外电子的宏观能级差异展开，不涉及化学键的形成或价层电子的分享与转移。 光谱线的精细结构： 概述了塞曼效应（外部磁场对能级的劈裂）和斯塔克效应（外部电场对能级的劈裂），这些现象直接揭示了电子运动状态的磁矩和电偶极矩。 --- 第二部分：量子力学的基石与波粒二象性 本部分是全书的核心，详细介绍了量子力学的基本数学框架和其对物质本性的全新描述。 第四章：物质的波性与不确定性原理 德布罗意假设： 引入物质波的概念，推导出任何具有动量的粒子都应伴随有德布罗意波长 ($lambda = h/p$)。我们将分析电子衍射实验（如戴维孙-革末实验）的物理机制。 海森堡的限制： 深入讲解位置和动量不确定性关系 ($Delta x Delta p ge hbar/2$)，并探讨其物理意义——这不是测量仪器的精度问题，而是自然界固有的基本属性。我们关注的是粒子运动状态的限制，而非分子或晶体中位置的统计分布。 第五章：薛定谔方程的构建与一维问题 波函数的物理意义： 介绍概率幅的概念，以及波函数 $|psi|^2$ 如何代表在特定时空点找到粒子的概率密度。 定态薛定谔方程： 详述如何将势能函数 $V(x)$ 引入方程，并求解自由粒子、无限深势阱、有限深势垒以及谐振子系统。对于势阱问题，我们重点分析了能级的离散化和零点能的存在性。 隧穿效应： 详细分析粒子穿过势垒的量子力学概率计算，并提及该效应在放射性衰变和扫描隧道显微镜（STM）工作原理中的作用。 第六章：三维空间与角动量 球坐标下的分离变量法： 详细推导三维薛定谔方程在球对称势场（如库仑势）下的求解过程。 量子化角动量： 介绍轨道角动量算符 ($mathbf{L}$) 的对易关系，以及由此导出的角动量量子数 ($l$) 和磁量子数 ($m_l$) 的取值规则。这部分完全聚焦于空间运动的量化，与电子排布无关。 自旋的引入： 介绍斯特恩-格拉赫实验，并引入描述电子内禀角动量——自旋（$s$ 和 $m_s$）的概念。 --- 第三部分：多粒子系统与相对论效应 本部分将量子力学的原理扩展到复杂系统，并引入了描述高速运动的狭义相对论。 第七章：全同粒子与泡利不相容原理 对称性要求： 讨论多电子系统（如原子或费米子气体）的波函数必须满足的对称性要求——玻色子波函数必须是对称的，费米子波函数必须是反对称的。 泡利原理的直接推论： 严格基于波函数反对称性的要求，推导出泡利不相容原理，即两个全同费米子不能处于完全相同的量子态。我们在此强调其作为基本统计规律的地位。 自旋的统计效应： 简要提及费米子和玻色子在低温下的宏观体现（如液氦的超流性与白矮星的简并压力），这纯粹是统计物理对量子特性的宏观反应。 第八章：相对论的冲击——狭义相对论基础 对同时性的颠覆： 阐述狭义相对论的两大基本假设，并详细分析洛伦兹变换如何取代伽利略变换，以及它对时间和空间测量的影响。 时间膨胀与长度收缩的精确计算： 给出速度对时间间隔和长度测量的精确数学公式，并通过μ介子的寿命实验来验证这些效应。 质能等价性： 深入探讨著名的 $E=mc^2$，重点分析质量和能量之间的相互转化关系，尤其是在高能物理过程中的体现。 第九章：迈向量子场论的边缘 相对论性量子力学简介： 简要介绍狄拉克方程的提出背景，即试图将狭义相对论与量子力学结合的尝试。 负能态与反物质的预言： 阐述狄拉克方程不可避免地预言了“负能态”，并解释保罗·狄拉克如何通过“费米海”的概念解释这些负能态对应于具有相同质量但电荷相反的反粒子（如正电子）。 --- 总结： 本书专注于揭示物质在微观尺度上的基本规律——能量的离散性、波粒的二象性、运动的概率性以及时空的相对性。内容严格限定于原子核内部及以下的基本物理理论、量子力学的数学形式以及高速运动的效应，完全避开了对原子或分子间相互作用、化学反应热力学或分子轨道理论的探讨。它为读者提供的是一个从普朗克到爱因斯坦再到薛定谔和狄拉克所构建的，关于基本物理现实的坚实理论基础。

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这本书的实用性和启发性，是让我最为赞赏的特质之一。它远不止是一本“告诉你分子长什么样”的书。作者非常注重理论与实验现象的连接，使得学习过程充满了即时反馈的满足感。例如，在讲解光谱学的基础时，作者并没有停留于能级跃迁的简单描述，而是立刻展示了如何利用UV-Vis光谱来定量分析溶液中金属配合物的浓度变化，甚至还涉及到了在材料科学中利用红外光谱判断聚合物的结晶度。这种将理论模型直接映射到实际应用场景的做法，极大地激发了我探索未知领域的兴趣。每当一个知识点被阐述完毕，作者总会抛出一个开放性的思考题，鼓励读者去联想它在更广阔的化学领域（如生物化学或材料科学）可能扮演的角色。这种引导式的学习，让我感觉自己不是被动地接受信息，而是在主动地参与到科学探索的过程中去。这本书的价值，在于它成功地架设起了一座通往更深层次化学研究的坚实桥梁。

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这本《结构化学》简直是我的救星！我一直对化学这门学科抱着一种敬而远之的态度，总觉得那些复杂的分子结构和抽象的理论对我来说就是天书。直到我接触到这本书，我的看法彻底改变了。它没有那种令人望而生畏的教科书腔调，而是用一种非常生活化的语言，一步步地引导你走进结构化学的世界。比如，它解释原子轨道时，不是直接抛出复杂的薛定谔方程，而是通过类比我们熟悉的物体，比如水波的振动，来形象地展示电子云的形态。最让我印象深刻的是它对晶体结构那一章节的处理，作者巧妙地将复杂的晶胞概念分解成乐高积木一样的小单元，让你在构建和拆解的过程中，自然而然地理解了空间排列的规律。读完这一部分，我感觉自己仿佛拥有了一双可以看穿物质微观世界的眼睛，以前只能死记硬背的化学式，现在都变得有迹可循，充满了逻辑美感。这本书的排版也非常用心，大量的图例和彩色的分子模型图，让原本枯燥的理论变得生动起来，即便是初学者也能轻松跟上作者的思路，完全不会感到迷茫或疲惫。

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这本书的深度和广度，远超出了我最初的预期。我原以为它会停留在高中化学或大学入门级的介绍层面，但很快我就发现自己错了。它在某些关键概念上的剖析，即便是对于有一定基础的学习者来说，也提供了新的思考维度。尤其是关于量子力学在化学键成键理论中的应用部分，作者处理得极其高明。他没有直接跳入复杂的数学推导，而是先建立一个宏观的、基于能量最小化原则的直觉模型，然后再逐步引入轨道杂化、分子轨道理论（MO）等核心工具。这种“先建立直觉，再完善工具”的路径，极大地降低了理解门槛，却又不牺牲科学的严密性。我发现，以前我只是机械地记住“sp3 杂化”这个名词，现在我能真正理解为什么碳原子会选择这种特定的杂化方式来稳定自身结构。这本书的价值就在于，它不仅告诉你“是什么”，更深入地探讨了“为什么是这样”，将知识点串联成一张逻辑严密的网。

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作为一名非化学专业的理工科学生，我过去对于化学的学习体验通常是充满挫败感的——公式和符号像墙一样挡在我面前。然而，《结构化学》这本书却展现出了一种令人耳目一新的叙事风格。它的语言是如此的清晰、流畅，仿佛在进行一场精心策划的哲学辩论，而不是枯燥的科学讲解。每一章节的过渡都设计得非常自然，前一节的结论往往是下一节探讨的起点。我尤其喜欢它对“对称性”概念的引入和贯穿，它将抽象的群论思想巧妙地融入到分子几何的分析中，让我意识到化学结构背后蕴含着深刻的数学美学。这本书没有过分强调计算的复杂性，反而着重于培养读者的空间想象力和模式识别能力。当我合上书本时，我感觉自己对物质世界的认知发生了一次“重构”，不再是零散的知识点堆砌，而是形成了一个有机的、相互支撑的整体框架。这种学习体验是极其宝贵的。

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坦白说，我带着一种审视和挑剔的眼光来阅读这本书的，毕竟市面上关于基础化学的书籍汗牛充栋，能真正做到深入浅出、引人入胜的凤毛麟角。这本书的叙事节奏把握得极好，没有那种为了堆砌知识点而显得臃肿拖沓的感觉。它更像是一位经验丰富、极富耐心的导师，在你即将产生困惑的那个临界点，总能精准地抛出一个反例或者一个精妙的比喻来帮你打通任督二脉。例如，在讨论分子间作用力时，它并没有将范德华力和氢键割裂开来阐述，而是通过对比不同物质在相变过程中的能量变化曲线，构建了一个统一的视角，让你理解这些“看不见的力量”是如何共同决定物质宏观性质的。我特别欣赏作者在论述前沿进展时所展现出的那种克制与审慎，它没有过度渲染高科技的神秘感，而是脚踏实地地从基础原理出发，推导出这些新现象的必然性，这使得读者在获得知识的同时，也培养了严谨的科学思维。

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